基于FPGA的星载高速数据复接器的复接模块设计.docx
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2022-12-01
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1. 引言
数据复接器作为高速数据传控技术的核心，主要完成载荷数据的复接、格式编排、编
码、加扰和控制数据流向等功能.随着空间科学技术的迅速发展，各种空间任务要求传输的
数据除了具有类型繁多、数据量巨大、数据速率高、实时性强、突发性强等特点外，在不
同的任务阶段，数据的处理和传输可能有不同的要求.这些应用对星上数据处理的功能提出
了更高的要求，要求数据处理器能够处理传输多种不同速率的数据，同时还得保证传输的
可靠性和提高传输速率.能够设计出多业务、灵活高效、高速可靠的数据复接器，对星上的
数据交互和传输非常有意义.
针对上述不足和需求，本文设计了基于 FPGA 的星载高速数据复接器，数据组帧传输
协议采用 CCSDS AOS 标准协议
[1-2]
.可以将实时遥测，回放数据和 1553B 总线数据复接组帧
下行，也可以将工程遥测数据和话音数据复接组帧加扰下行.
2. 复接器原理概述
2.1 CCSDS AOS 简介
为了适应航天器复杂化的发展趋势，使未来的空间任务能以标准化的方式进行数据交
互与处理，促进国际间的相互交流、支持与合作，多国的空间组织管理部门共同倡导成立
了空间数据系统咨询委员会(CCSDS). CCSDS 在常规建议的基础上提出高级在轨系统(AOS)
建议，以标准化的方式进行数据交换与处理，以更为经济有效的方式满足不同航天器的需
求和各类用户的业务需求
[3]
.AOS 服务于空-地、空-空测控、通信以及数据管理系统，可以
处理大容量、高速率的数据，支持不同需求的用户同时访问，并通过建立统一的数据流，
利用同一个信道同时传输数据、话音、遥测、实验数据等各种不同的信息.
CCSDS 主网(CCSDS Principal Network，CPN)是 AOS 建议提出的空间数据网，它包
括星载网、空间链路子网(SLS)、星载/地面网
[4]
.其核心空间链路子网对应于 OSI 层次模型
的数据链路层，并再次分为虚拟信道链路控制子层(VCLC)和虚拟信道访问子层(VCA).在
SLS 业务中，包装、复用、位流业务由 VCLC 子层提供.虚拟信道存取、虚拟信道数据单
元、插入业务由 VCA 子层提供.本文主要运用位流业务实现数据复接
[5]
.
AOS 建议的标准 VCDU 格式如图 1 所示.
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